Como muchos de ustedes saben, el segundo se define como
la duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133
Esta decisión fue adoptada en 1967 por el Comité Internacional de Pesos y Medidas. En ese momento, las computadoras estaban en una etapa muy baja, sin poder hacer muchas cosas.
Hoy en día, con la tecnología que poseemos, es bastante fácil y muy preciso medir esos períodos de radiación de un átomo.
Mi pregunta es, ¿cómo pudieron medir esas 9,192,631,770 oscilaciones con poca tecnología y cómo lo hicieron? ¿Qué procesos han estado usando?
si alguien considera que esa no es la comunidad de Stack Exchange correcta para publicar, dígame por favor.
El principio del tubo de haz de cesio no ha cambiado sustancialmente entre la década de 1950 y la actualidad. La idea de que había una "baja cantidad de tecnología" en 1967 no es cierta. Un buen resumen del funcionamiento de un dispositivo de este tipo se puede encontrar en el manual del HP 5062C , publicado en 1974. En resumen, un haz de iones de cesio se divide mediante un imán para seleccionar solo los que tienen un cierto estado hiperfino, luego bombardeado con energía de microondas, luego pasó a través de otro selector después de lo cual los iones golpean un detector. El número de iones que pasan por el segundo selector y llegan al detector depende de si la frecuencia de microondas corresponde o no a la diferencia de energía entre los estados hiperfinos relevantes, por lo que un simple servo analógico es capaz de mantener la frecuencia de RF igual a la frecuencia de cesio. .
A partir de ahí, la medición es una cuestión relativamente simple (aunque tediosa) de operar el experimento durante un período de tiempo lo suficientemente largo, integrando la frecuencia y comparándola con los mejores estándares de tiempo preatómicos disponibles (que se derivaron de observaciones astronómicas) . El único poder de cómputo necesario es la capacidad de sumar y dividir números, lo que no sería un problema para una organización nacional de estándares en un momento en que las computadoras capaces de transformaciones de coordenadas vectoriales en 3D ya estaban volando en el espacio exterior.
Lo que se hizo fue excitar la resonancia de esa transición y bloquear un oscilador de cristal a esa resonancia. Afortunadamente para la física de la década de 1960, esta frecuencia está justo en la banda de radio, por lo que los ingenieros sabían cómo trabajar con ella bastante bien.
Una vez que tenga eso, es cuestión de contar las oscilaciones. Esto necesita un escalador (un dispositivo que cuenta las oscilaciones), no una computadora. Luego, la parte difícil fue contar las oscilaciones en muchos múltiplos de lo que entonces era el segundo estándar.
El número de oscilaciones citadas representa unas diez veces la precisión que los científicos pudieron lograr en ese momento. Esto estuvo bien, ya que la segunda especificación estándar anterior a esa fecha era mucho menos precisa. El punto es que, si toma su mejor número y declara que el entero más cercano es la definición del segundo, entonces los futuros científicos pueden (y han) usado esa definición incluso después de que sus capacidades excedieran la precisión implícita.